Absorptionsspektroskopie an einzeln levitierten Mikropartikeln

Abstract

Einzelne, in einer elektrodynamischen Falle gespeicherte Mikrotropfen in einer kontrollierten Atmosphäre können als Modellsysteme für atmosphärisches Aerosol verwendet werden. Zur Simulation atmosphärisch relevanter Vorgänge ist die Charakterisierung der Zusammensetzung des Mikropartikels notwendig. Hierzu wird in dieser Arbeit die Möglichkeiten der Transmissionsspektroskopie mittels eines IR-Mikroskops erprobt. Es wird zudem eine Wirkungsspektroskopie entwickelt, bei der strahlungsinduzierte Größenänderungen infolge der Absorption nachgewiesen werden. Die extrem präzise Größenbestimmung beruht auf der Messung der Streulichtintensität einer zweiten, nicht-absorbierten Strahlung, deren Wellenlänge auf den empfindlichen Bereich einer Mie-Resonanz abgestimmt wird. Das Messprinzip wird für Wellenlängen im infraroten und sichtbaren Bereich verwendet. Messungen an Mikrotropfen, die Goldnanopartikel enthalten, führen bei Anregung der Plasmon-Resonanz zu dem Effekt der Entladung sowohl positiv als auch negativ geladener Mikropartikel, eine Größenänderung ist nicht zu beobachten. Der Effekt kann durch eine laserinduzierte Emission der Gold-Nanopartikel erklärt werden.

Single microdroplets which are levitated in a controlled atmosphere in an electrodynamic trap, can be used as model systems for atmospheric aerosol. To simulate atmospheric relevant processes the characterization of the composition of the microparticle is necessary. In this work the potentialities of transmission spectroscopy by means of an IR-microscope are explored. An action spectroscopy, with which radiation-induced size changes due to absorption are detected, is developed. The extremly precise size determination depends on the measurement of the scattered light intensity of a second, non- absorbed radiation, which wavelength is locked to the sensitive region of a Mie-Resonance. This principle of measurement is used in the infrared and visible region. Measurements on microdroplets containing gold-nanoparticles under excitation of the plasmon resonance lead to the effect of electric discharge of positiv and negative charged microparticles, a change of size is not observed. The effect can be explained with a laser-induced emission of gold-nanoparticles.